【文章內(nèi)容簡介】 鐵片代表爆炸物，兩鐵片之間的距離約15cm。 （白色和黑色的薄鐵片順序可任意放置）圖 11 基本要求 （1）智能安保車從出發(fā)區(qū)的起跑線出發(fā)（車體不得超過起跑線） ，車能夠沿著黑色引導線行駛，搜索并搬取代表危險物品的第一塊鐵片，然后在光源的引導下將鐵片搬運到危險物品存放區(qū)存放。 （2）智能安保車檢測到鐵片時能顯示鐵片代表的是毒品還是代表爆炸物，并發(fā)出不同報警聲光，報警聲光要持續(xù)到將危險物品存放到危險物品存放區(qū)為止。 （3）以上過程要求在 3 分鐘之內(nèi)完成，否則就地停車。. . . .. . 學習好幫手 發(fā)揮部分（1）智能安保車搬運第一鐵片到危險物品存放區(qū)后，能自動回到搜索區(qū)取走第二塊鐵片，智能安保車檢測到鐵片時能顯示鐵片代表的是毒品還是代表爆炸物，并發(fā)出不同的報警聲光信息。（2）智能安保車能準確將危險物品存放到危險物品存放區(qū)后，返回停車區(qū)停車。同時顯示智能車全程行駛的時間，顯示誤差的絕對值應小于 5 秒，全部過程在 8 分鐘之內(nèi)完成，否則就地停車。 （3）其它。. . . .. . 學習好幫手第 2 章 設計方案 設計思路根據(jù)題目要求，實現(xiàn)小車尋跡，找到尋跡線上的鐵片，在光源的引導下一次將一片鐵片搬運到光源區(qū)域內(nèi)。本設計分為控制部分和信號檢測部分。采用SPCE061A 單片機作為本設計控制部分，完成電機驅(qū)動、LED 顯示、語音播報。采用光電對管、光敏電阻、電感式接近開關做為信號檢測，完成尋跡、光源檢測、鐵片檢測等功能。本系統(tǒng)設計的整體結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。凌陽SPCE061A單片機光電傳感器電路金屬檢測電路尋光檢測電路語音播報數(shù)碼管驅(qū)動直流電動機電機驅(qū)動電路數(shù)碼管顯示圖 21 系統(tǒng)整體框圖 方案論證 單片機的選擇與論證方案一：采用 AT89C51 系列單片機作為系統(tǒng)控制器。在本設計中，使用的I/O 口資源較多和需要語音的播報和識別，對于 51 單片機來說，實現(xiàn)這些功能都比較困難。方案二：采用凌陽 16 位單片機 SPCE061A 作為控制核心。SPCE061 是一款擁有 2K RAM、 32KFlash、 32 個 I/O 口，并集成了 AD/DA 功能強大的 16 位微處理器，它還擁有豐富的語音處理功能，為小車的功能擴展提供了相當大的空間。獨特的語音功能可使本系統(tǒng)具有更好的人機交互界面。而且它內(nèi)部還有 PWM 脈寬調(diào)制，可以實現(xiàn)電機調(diào)速。綜上分析，選擇方案二更有利本設計。 尋跡傳感器選擇與論證方案一：用光敏電阻組成光敏探測器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環(huán)境光線的變化而變化。當光線照射到白線上面時，光線發(fā)射強烈，光線照射到黑線上面時，光線發(fā)射較弱。因此光敏電阻在白線和黑線上方時，阻值會發(fā)生明顯的變化。將阻值的變化值經(jīng)過比較器就可以輸出高低電平。但是這種方案受. . . .. . 學習好幫手光照影響很大，不能夠穩(wěn)定的工作。因此我們考慮其他更加穩(wěn)定的方案。方案二：用 RPR220 型光電對管。RPR220 是一種一體化反射型光電探測器，其發(fā)射器是一個砷化鎵紅外發(fā)光二極管，而接收器是一個高靈敏度，硅平面光電三極管。采用 RPR220 完全可以有效的降低干擾，而且方便可行，能夠準確的實施檢測。RPR220 采用 DIP4 封裝，其具有如下特點：塑料透鏡可以提高靈敏度。內(nèi)置可見光過濾器能減小離散光的影響。體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。且當發(fā)光二極管發(fā)出的光反射回來時，三極管導通輸出低電平。此光電對管調(diào)理電路簡單，工作性能穩(wěn)定。綜上分析選擇方案二，采用 RPR220 光電對管。 金屬檢測模塊選擇與論證方案一：采用電渦流原理自制的傳感器，取才方便，但難以調(diào)試，輸出信號也不可靠，成功率比較低，難以準確輸出傳感信息。方案二：采用市面易購的電感式接近開關 LJ12A34Z/BX，雖然電感式接近開關占的體積大，但是對本智能小車是可以接受的，且輸出信號較可靠，穩(wěn)定性好，受外界的干擾小。綜合分析，采用方案二。 光源檢測模塊選擇與論證方案一：在小車前面裝上幾個光電開關，通過不同方向射來的光使光電開關工作，從而對小車行駛方向進行控制，但是根據(jù)光電開關特性，只有當光達到一定強度時才能夠?qū)?，因此帶有一定的局限性?方案二：在小車前面裝上光敏二極管或者光敏電阻，再通過 A/D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送入單片機，單片機再對讀入的數(shù)據(jù)進行存儲、比較，然后發(fā)出命令對外圍電路進控制。方案二硬件稍為復雜，但能夠?qū)Σ煌瑥姸鹊墓膺M行采集以及比較，操作靈活，所以采用方案二。 電機驅(qū)動模塊選擇與論證方案一：采用分立元件構(gòu)成電路來驅(qū)動直流電機。由于分立元件構(gòu)成電機驅(qū)動電路，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，在實際應用中應用廣泛。但是這種電路工作性能不夠穩(wěn)定。方案二：采用繼電器對電動機的開或關進行控制，通過控制開光的切換速度實現(xiàn)對小車的速度進行調(diào)整。該電路簡單，但繼電器的體積大、要驅(qū)動電路。方案三：采用 L293D 作為電機驅(qū)動芯片。L293D 是一種直流電機控制器件，該器件具有外圍電路簡單、穩(wěn)定性高等特點。經(jīng)過考慮，采用方案三。. . . .. . 學習好幫手 顯示模塊選擇與論證為了滿足顯示小車行走的所需時間和實時顯示鐵片數(shù)目的設計要求，我們用到顯示模塊。方案一：采用 LED 作為顯示，數(shù)碼管顯示亮度高，遠程觀測也比較醒目。由于顯示模塊只是用來顯示一些簡單數(shù)字，且根據(jù)要求所顯示數(shù)字為清晰可見這就為使用數(shù)碼管的變成了可能。方案二：采用 LCD 液晶顯示，用在該小車設計中顯得復雜，在遠距離時顯示不易觀察。綜上分析，采用方案一。 語音模塊選擇與論證方案一：通過單片機來控制語音芯片來實現(xiàn)提示信息的播報。但是由于語音芯片成本比較高，而且擴展起來比較復雜，增加焊接難度和設計成本。方案二：如果控制器采用凌陽 16 位單片機 SPCE061A，SPCE061A 開發(fā)板自身集成有語音模塊，不需要外圍擴展，而且由于其集成開發(fā)環(huán)境自帶的語音 API 函數(shù)庫，可以減少開發(fā)難度和復雜度。綜上分析，采用方案 2. . . .. . 學習好幫手第 3章 系統(tǒng)設計及理論分析 硬件設計 光電傳感器設計本智能安保車采用光電對管，通過光電對管檢測到黑白線時輸出的電壓不同，再通過比